本發(fā)明涉及高爐熱風(fēng)爐優(yōu)化控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高爐熱風(fēng)爐煤氣流量?jī)?yōu)化控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前冶金行業(yè)整體環(huán)境比較嚴(yán)峻，企業(yè)通過各種渠道進(jìn)行節(jié)能降耗。就三座式熱風(fēng)爐而言，總管煤氣不足時(shí)，兩燒一送的現(xiàn)場(chǎng)常存在如下問題：初始燒爐的熱風(fēng)爐煤氣流量較小，以便滿足即將送風(fēng)的熱風(fēng)爐的煤氣流量需要，從而導(dǎo)致新燒的爐子拱頂溫度較低，在換爐的時(shí)候，廢氣溫度過低；而當(dāng)兩座熱風(fēng)爐同時(shí)燒爐時(shí)，因煤氣支管調(diào)節(jié)閥基本全開狀態(tài)，導(dǎo)致廢氣溫度難以控制，送風(fēng)溫度波動(dòng)較大。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用操作工電話聯(lián)系的方式對(duì)煤氣流量進(jìn)行干預(yù)，以保證煤氣總管壓力穩(wěn)定，由此造成燒爐難度大、控制不及時(shí)和燃燒狀態(tài)不穩(wěn)定等問題。

綜上所述，高爐熱風(fēng)爐運(yùn)行過程中需要根據(jù)實(shí)際工況實(shí)時(shí)調(diào)整煤氣流量以保證熱風(fēng)爐正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，但現(xiàn)有技術(shù)無法解決這一問題，因此開發(fā)本系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決高爐熱風(fēng)爐總管煤氣不足時(shí)各熱風(fēng)爐分配煤氣量不合理問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種高爐熱風(fēng)爐煤氣流量?jī)?yōu)化控制系統(tǒng)，其在高爐熱風(fēng)爐燃燒過程，實(shí)時(shí)根據(jù)熱風(fēng)爐運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)煤氣流量進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐所需煤氣的高效利用，獲得更高的熱風(fēng)爐溫度，極大降低高爐煉鐵成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高爐熱風(fēng)爐煤氣流量?jī)?yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有基本煤氣流量模型、拱頂溫度保護(hù)模型、優(yōu)先燒爐煤氣流量修正模型、單燒煤氣流量修正模型和煤氣流量調(diào)節(jié)器。

基本煤氣流量模型

通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)器按最佳工況要求將燒爐開始一段時(shí)間內(nèi)的平均煤氣流量值、燒爐時(shí)間、拱頂溫度、廢氣溫度、總管煤氣壓力、總管煤氣流量和總管煤氣溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后作為一條知識(shí)存入熱風(fēng)爐關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，再次燒爐時(shí)，根據(jù)當(dāng)前熱風(fēng)爐運(yùn)行實(shí)時(shí)工況查詢熱風(fēng)爐關(guān)系數(shù)據(jù)庫之匹配的知識(shí)條，通過基本煤氣流量模型計(jì)算獲得基本煤氣流量。

拱頂溫度保護(hù)模型

拱頂溫度保護(hù)模型輸入為拱頂溫度設(shè)定值和測(cè)量值，其輸出為風(fēng)煤比增量和煤氣流量增量，該模型運(yùn)算規(guī)則采用預(yù)測(cè)控制和模糊控制算法，根據(jù)拱頂溫度測(cè)量值和拱頂溫度變化趨勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，與拱頂溫度設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，高于給定區(qū)間下限時(shí)輸出與之對(duì)應(yīng)的風(fēng)煤比增量，高于給定區(qū)間上限時(shí)輸出與之對(duì)應(yīng)的煤氣流量增量，分別作用于風(fēng)煤比和基本煤氣流量。

優(yōu)先燒爐煤氣流量修正模型

優(yōu)先燒爐煤氣流量修正模型輸入為兩座熱風(fēng)爐的煤氣流量、燒爐時(shí)間、煤氣閥位、廢氣溫度和預(yù)測(cè)廢氣溫度，其輸出為優(yōu)先燒爐煤氣流量修正增量，分別作用于所述兩座熱風(fēng)爐，燒爐時(shí)間短者為負(fù)增量，燒爐時(shí)間長(zhǎng)者為正增量，其中，優(yōu)先燒爐煤氣流量修正模型的啟用條件為所述統(tǒng)計(jì)的兩座熱風(fēng)爐燒爐時(shí)間較長(zhǎng)的熱風(fēng)爐預(yù)測(cè)廢氣溫度未達(dá)廢氣溫度設(shè)定值，煤氣閥位開度大于設(shè)定開度，并且煤氣流量低于設(shè)定煤氣流量持續(xù)設(shè)定時(shí)間。

單燒煤氣流量修正模型

單燒煤氣流量修正模型輸入為單燒使能信號(hào)、廢氣溫度、煤氣流量和熱風(fēng)爐關(guān)系數(shù)據(jù)庫，其輸出為煤氣流量修正增量，其中，單燒使能信號(hào)條件為熱風(fēng)爐燒爐由兩座變?yōu)橐蛔?；單燒煤氣流量修正模型通過對(duì)單燒的熱風(fēng)爐單燒時(shí)的煤氣流量、廢氣溫度與熱風(fēng)爐關(guān)系數(shù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，計(jì)算得到煤氣流量修正增量，并在單燒期間根據(jù)煤氣熱值、送風(fēng)溫度和冷風(fēng)流量對(duì)該煤氣流量修正增量進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。

煤氣流量調(diào)節(jié)器

煤氣流量調(diào)節(jié)器輸入為煤氣流量設(shè)定值和煤氣流量測(cè)量值，其中煤氣流量設(shè)定值由基本煤氣流量、拱頂溫度保護(hù)煤氣流量增量、優(yōu)先燒爐煤氣流量修正增量和單燒煤氣流量修正增量組成，煤氣流量調(diào)節(jié)器輸出為煤氣流量調(diào)節(jié)閥，煤氣流量調(diào)節(jié)器采用PID控制算法或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法或模糊控制算法。

本發(fā)明具有的有益效果是：基本煤氣流量模型實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)爐燒爐開始階段煤氣流量根據(jù)熱風(fēng)爐實(shí)時(shí)工況的浮動(dòng)調(diào)節(jié)功能，更好的適應(yīng)工況變化，拱頂溫度保護(hù)模型實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)爐拱頂溫度在安全幅度內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)先燒爐煤氣流量修正模型在煤氣不足時(shí)燃燒熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)相互協(xié)調(diào)功能，保證了送風(fēng)溫度和熱風(fēng)爐運(yùn)行的穩(wěn)定，單燒煤氣流量修正模型解決了因熱風(fēng)爐工況變化而引起的本爐燒爐煤氣流量異常的問題。

通過以上技術(shù)手段，本發(fā)明有效解決了因熱風(fēng)爐工況變化和煤氣不足而導(dǎo)致的熱風(fēng)爐煤氣流量分配不合理問題，使熱風(fēng)爐燃燒更為合理，送風(fēng)溫度更為穩(wěn)定，自動(dòng)燒爐系統(tǒng)能更好適應(yīng)因煤氣熱值、煤氣總管壓力等波動(dòng)工況。

附圖說明

附圖1為一種高爐熱風(fēng)爐煤氣流量?jī)?yōu)化控制系統(tǒng)總體框圖。

附圖2為高爐熱風(fēng)爐優(yōu)先燒爐煤氣流量修正模型框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

基本煤氣流量模型

根據(jù)當(dāng)前總管煤氣壓力、總管煤氣流量和總管煤氣溫度從熱風(fēng)爐關(guān)系數(shù)據(jù)庫中尋找滿足上述三個(gè)參數(shù)相關(guān)關(guān)系高于0.95的最佳工況知識(shí)條不多于三條進(jìn)行加權(quán)獲得當(dāng)前基本煤氣流量。

拱頂溫度保護(hù)模型

拱頂溫度通過預(yù)測(cè)控制算法獲得N分鐘后拱頂預(yù)測(cè)溫度T_YC，該拱頂預(yù)測(cè)溫度T_YC與拱頂溫度設(shè)定值T_SD通過模糊控制算法輸出風(fēng)煤比增量E_FMB和煤氣流量增量E_JBMQL，該模糊控制算法規(guī)則為

如果T_YC-T_SD>E_L而且IF T_YC-T_SD<E_H，則E_FMB=M；

如果T_YC-T_SD>E_H，則E_JBMQL=Q；

其中，E_H和E_L分別為給定區(qū)間上下限，M和Q分別為給定風(fēng)煤比增量和煤氣流量增量。

優(yōu)先燒爐煤氣流量修正模型

如圖2所示，對(duì)熱風(fēng)爐1而言，通過燒爐時(shí)間判斷該熱風(fēng)爐是否即將送風(fēng)，若不為即將送風(fēng)熱風(fēng)爐，則熱風(fēng)爐2為即將送風(fēng)熱風(fēng)爐，否則熱風(fēng)爐1為即將送風(fēng)，此時(shí)再判斷預(yù)測(cè)廢氣溫度是否達(dá)到廢氣溫度設(shè)定值，若達(dá)標(biāo)，則按目前狀態(tài)燒爐即可滿足送風(fēng)，否則說明該熱風(fēng)爐煤氣流量偏小，需要進(jìn)行煤氣流量增加，若此時(shí)煤氣閥位低于設(shè)定開度90%，則繼續(xù)增加煤氣閥位開度，否則需要通過對(duì)熱風(fēng)爐2進(jìn)行關(guān)煤氣調(diào)節(jié)閥操作，以實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐1的煤氣流量的增加。

單燒煤氣流量修正模型

單燒使能信號(hào)為兩座正在燃燒期熱風(fēng)爐的其中一座熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)為悶爐時(shí)所述單燒使能信號(hào)觸發(fā)為真；單燒煤氣流量修正模型根據(jù)單燒使能信號(hào)為真時(shí)的煤氣流量和廢氣溫度及廢氣溫度趨勢(shì)通過熱風(fēng)爐關(guān)系數(shù)據(jù)庫分析獲得此時(shí)刻煤氣流量修正增量，在單燒期間，根據(jù)煤氣熱值、送風(fēng)溫度和冷風(fēng)流量對(duì)該煤氣流量修正增量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，其中，單燒煤氣流量修正增量調(diào)整范圍為5000～15000m3/h。

煤氣流量調(diào)節(jié)器

煤氣流量調(diào)節(jié)器輸入為煤氣流量設(shè)定值和煤氣流量測(cè)量值，其中煤氣流量設(shè)定值由基本煤氣流量、拱頂溫度保護(hù)煤氣流量增量、優(yōu)先燒爐煤氣流量修正增量和單燒煤氣流量修正增量組成，煤氣流量調(diào)節(jié)器輸出為煤氣流量調(diào)節(jié)閥，煤氣流量調(diào)節(jié)器采用PID控制算法，其中比例常數(shù)P取值范圍200～300，積分常數(shù)I取值范圍30～50，微分D取值0～5。